Las naves gigantes con motores luminosos fantasmales se han convertido en uno de los atributos constantes de la ficción espacial. Al mismo tiempo, los motores de plasma se han utilizado con éxito en el programa espacial real durante medio siglo, y los desarrolladores rusos se encuentran entre los líderes mundiales. Logré visitar la empresa OKB Fakel de Kaliningrado y ver cómo se crean los motores de plasma estacionarios.
El motor de plasma estacionario (SPD) es una de las variedades del motor de cohete eléctrico, donde la energía eléctrica se utiliza para ionizar el gas y darle al plasma resultante una alta velocidad de salida de la "boquilla".
Tal motor no tiene combustible en el sentido habitual, es decir combustible y agente oxidante necesarios para una reacción química con calor. SPD es adecuado para casi cualquier gas, pero es mejor usarlo químicamente inactivo y con una alta masa atómica, como argón o xenón. Los motores de plasma proporcionan una velocidad muy alta del chorro de gas expulsado, por ejemplo, para el xenón es de aproximadamente 30 km / s. A modo de comparación, la tasa de emisión de gases de uno de los motores de cohetes químicos más efectivos, oxígeno-hidrógeno, es de aproximadamente 4,5 km / s. La ventaja de los motores químicos es la capacidad de emitir una gran cantidad de gas a la vez, lo que proporciona más tracción. El SPD, por otro lado, requiere una potente fuente de energía eléctrica, e incluso con él es capaz de emitir solo una pequeña masa de gas a la vez, es decir, tiene muy poca tracción y requiere mucho tiempo para acelerar y desacelerar. Los motores de plasma se usan solo en el espacio: las naves espaciales equipadas con ellos tienen un suministro relativamente pequeño de fluido de trabajo y una amplia gama de paneles solares.
Pensaron en las posibilidades de usar motores de cohetes eléctricos a principios del siglo XX, pero cambiaron a las primeras pruebas en el espacio solo en los años 60. En 1972, se utilizaron dos motores de cohetes eléctricos en el sistema de orientación del satélite soviético Meteor: iones y plasma estacionario. El SPD funcionó mejor y los especialistas soviéticos se concentraron en esta variedad. Los especialistas de OKB Fakel participaron en la creación de las muestras experimentales, y desde entonces la compañía comenzó a especializarse en la producción de motores de este tipo, para desarrollar y mejorar la tecnología.
A principios del siglo XXI, el SPD-100 de Kaliningrado se probó con éxito en el satélite lunar de la Agencia Espacial Europea
Smart-1 .
Después de un exitoso vuelo a la luna, los fabricantes europeos de satélites geoestacionarios comerciales comenzaron a comprar motores rusos y crear nuevas generaciones de satélites. Anteriormente, los satélites repetidores usaban motores químicos que usaban hidrazina tóxica. El uso del SPD ruso ha abierto la posibilidad de crear el llamado "Satélites totalmente eléctricos" en los que ya no había tracción química.
Los SPD de Kaliningrado son bastante pequeños, pero su ciclo de producción aún requiere un espacio de producción considerable.
Los desarrolladores de OKB Fakel colaboran activamente con los fabricantes europeos e incluso ayudaron a los franceses a hacer su motor. Sin embargo, la compañía tiene los estándares de seguridad más estrictos. Los oficiales de seguridad prohibieron la fotografía de la gira, y el servicio de prensa luego tomó el metraje utilizado en el informe a petición mía.
En OKB Fakel, la continuidad de las generaciones es claramente visible.
Los jóvenes trabajan con profesionales experimentados.
Kuhlman ha sido reemplazado durante mucho tiempo por CAD "
Compass-3D " para el desarrollo de modelos tridimensionales y el lanzamiento de la documentación de diseño.
El taller de mecanizado se abre con modernas máquinas CNC.
"En algunos casos, nuestros torneros escriben los programas ellos mismos", dice Evgeny Kosmodemyansky, diseñador general de la empresa. Y entiendo que ha llegado el momento de tirar su identificación de turner de segundo nivel.
Sin embargo, en las profundidades de la sala, se está trabajando en máquinas universales, donde el papel del trabajo manual sigue siendo importante, y mis esperanzas para una carrera espacial están reviviendo.
Una etapa necesaria en la creación de un motor espacial es una prueba. Para verificar SPD, es necesario simular las condiciones del espacio, principalmente el vacío.
Las cámaras de vacío parecen enormes para motores tan pequeños. Son adecuados para probar toda la línea de motores que se producen en OKB Fakel.
En la época soviética, desarrollaron el motor más potente de su clase: SPD-290. Ahora se está creando una potencia comparable SPD-230.
Desafortunadamente, no pudimos ver el trabajo del motor de plasma con nuestros propios ojos, pero nos proporcionaron una foto.
Recientemente, Roscosmos mostró un video genial de las cámaras aéreas del satélite Egyptsat-A, creado en RSC Energia.
En estos cuadros, quizás, por primera vez, el mundo muestra el funcionamiento de los motores de plasma SPD-70 en el espacio.
Quizás mi frase sobre el liderazgo mundial "OKB Fakel" puede parecer demasiado patética, pero la
práctica muestra la exactitud de estas palabras. Space System / Loral, Airbus es uno de los mayores fabricantes de satélites de comunicaciones comerciales del mundo, y toman Kaliningrad SPD. Y más recientemente, probablemente se ha concluido el contrato más grande en la historia de la construcción mundial de satélites, para varios cientos de motores SPD-50M modernizados.
Cuando se realizó mi recorrido, los empleados de la empresa no admitieron a quién se refería el cliente al acuerdo de confidencialidad. Más tarde, la información
llegó a los medios y ahora sabemos que se trata de OneWeb. El proyecto de Internet satelital de órbita baja implica el lanzamiento de casi mil naves espaciales en tres o cuatro años. Y cada satélite tendrá un motor de plasma ruso.
El nuevo pedido requiere la reestructuración de toda la producción, ya que es necesario crear casi un motor por día.
Se reclutan especialistas incluso de otras ciudades. Nunca hubo tal carga, por lo tanto, bajo el proyecto OneWeb, actualizaron con nuevas máquinas CNC y equiparon una nueva sala limpia moderna para el ensamblaje.
En cada mesa que va al motor.
Los productos terminados están encerrados en un gabinete especial donde se mantiene un cierto régimen de temperatura y humedad.
El trabajo es casi una joyería y una apariencia no preparada se percibe de manera inusual. Por lo general, el ensamblaje de motores espaciales significa algo más grande.
Pero el resultado son esas bellezas.
La etapa final del recorrido es el museo de la empresa. Aquí, en primer lugar, se muestra el orgullo histórico, una "chimenea lunar", un modelo de un generador de calor de radioisótopos, que se instaló en los Lunokhod-1 y Lunokhod-2 soviéticos y que calentó la electrónica en las noches frías de luna.
Por supuesto, la muestra del museo no está llena de polonio y no es radiactiva.
Otra área de motores fabricados por OKB Fakel para naves espaciales es la termocatalítica. Requieren combustible químico, pero su descomposición en componentes gaseosos se produce utilizando un catalizador metálico colocado dentro del motor. Para aumentar la intensidad de la reacción, el catalizador se calienta como una bobina de una placa calefactora.
Los motores termocatalíticos tienen menos eficiencia que el plasma o incluso los químicos de dos componentes, pero le permiten crear un sistema de combustible más simple. Por lo general, estos motores se utilizan para orientar la nave espacial y se ubican en bloques de varias piezas.
De particular interés es una muestra de museo: un motor de plasma estacionario, que ha sido sometido a largas pruebas en una cámara de vacío. Miles de horas de funcionamiento conducen a la degradación de la superficie del motor bajo la influencia del plasma.
Tales pruebas pueden aumentar la vida útil del motor. Ahora SPD ofrece trabajo garantizado por varios miles de horas. Y, según los representantes de OKB Fakel, este recurso ha sido confirmado repetidamente por los clientes, y los nuevos pedidos hablan de la mejor calidad.
Me gustaría coincidir con esta publicación en el Día de la Cosmonáutica, para que no solo en palabras, sino en el ejemplo de OKB Fakel para demostrar que tenemos espacio, solo necesites poder prepararlo.Expreso mi gratitud al servicio de prensa y a los empleados de OKB Fakel y Ascon por su gran ayuda en la preparación del material .